KR19990043484A - Simultaneous 4 Outputs 1: 4 Interpolation F Eye Filter in Single Structure - Google Patents

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Abstract

이동통신용 모뎀의 설계 시에, 디지털 신호의 변조 (modulation)를 위해서는 QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) 등의 변조 방식이 사용되는데, 이 때 심볼간 간섭 (Inter-symbol interference)을 억제하기 위해서 펄스 성형 (Pulse shaping) 인터폴레이션 필터링이 필요하게 된다. 통상적으로 단일 채널 변조에 2 개의 필터가 요구되고 있는데, 무선 가입자 선로 (Wireless local loop)용 모뎀의 경우에는 단일 칩 내에서 2 채널 이상의 변조를 처리해야 하므로 4 개 이상의 필터가 요구된다.In the design of a mobile communication modem, a modulation method such as Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) is used for modulation of a digital signal, and at this time, pulse shaping is performed to suppress inter-symbol interference. Pulse shaping) requires interpolation filtering. Typically, two filters are required for single-channel modulation. In the case of a wireless local loop modem, four or more filters are required because the modulation of two or more channels is required within a single chip.

본 발명에서는 단일 필터 구조에서, 4 개의 1:4 인터폴레이션 FIR 필터 연산을 동시에 처리하여, 서로 다른 4 개의 필터 출력 값을 동시에 출력시키는 새로운 VLSI 필터의 설계 기법을 제안한다. 룩-업 테이블 설계 및 파이프라인 기법을 응용한 본 설계 기법은 단일 필터 구조를 이용하므로 4 개의 필터 연산을 수행하더라도 설계 면적을 작게 할 수 있는 장점이 있다. 또한 단일 구조에서 1 개의 필터 연산을 수행하는 일반적인 단일 필터와 동일한 속도의 클럭에 의해 동작되므로써 전력 소모가 커지지 않는 장점이 있다.The present invention proposes a new VLSI filter design technique which simultaneously outputs four different filter output values by simultaneously processing four 1: 4 interpolation FIR filter operations in a single filter structure. The design method using the look-up table design and the pipeline technique uses a single filter structure, so that the design area can be reduced even if four filter operations are performed. In addition, the power consumption is not increased by being operated by the clock of the same speed as a general single filter that performs one filter operation in a single structure.

Description

단일구조의 동시 4 출력 1:4 인터폴레이션 에프아이알 필터Simultaneous 4 Outputs 1: 4 Interpolation F Eye Filter in Single Structure

본 발명은 1 : 4 인터폴레이션 FIR(Finite Impulse Response) 필터에 관한 것으로, 특히 단일 필터 구조에서 4 개의 단일구조의 동시 4 출력 1 : 4 인터폴레이션 FIR 필터 연산을 동시에 처리하여, 서로 다른 4 개의 필터 출력 값을 동시에 출력하도록 하는 1 : 4 인터폴레이션 FIR 필터에 관한 것이다.The present invention relates to a 1: 4 interpolation finite impulse response (FIR) filter. In particular, a single filter structure simultaneously processes four simultaneous four-output 1: four interpolation FIR filter operations, and thus four different filter output values. A 1: 4 interpolation FIR filter for simultaneously outputting the same.

일반적으로, 무선 이동통신용 모뎀의 설계 시에, 디지털 신호의 변조 (modulation)를 위해서는 QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) 등의 변조 방식이 사용되는데, 이 때 심볼간 간섭 (Inter-symbol interference)을 억제하기 위해서 펄스 성형 (Pulse shaping) 인터폴레이션 필터링이 필요하게 된다.In general, when designing a wireless mobile modem, a modulation method such as Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) is used for modulation of a digital signal, and at this time, inter-symbol interference is suppressed. Pulse shaping interpolation filtering is required.

단일 채널 변조에서 in-phase 및 quadrature-phase 펄스 성형을 위해 2개의 필터가 요구되고 있는데, 무선 가입자 선로 (Wireless local loop)용 모뎀의 경우에는 단일 칩 내에서 2 채널 이상의 변조를 처리해야 하므로, 4 개 이상의 필터가 요구된다.In single-channel modulation, two filters are required for in-phase and quadrature-phase pulse shaping. For modems for wireless local loops, more than two channels of modulation must be handled within a single chip. More than one filter is required.

따라서, 이러한 변조기의 설계 시에, 일반적인 필터 설계 기법을 이용하여 설계하면 설계 면적의 증가 또는 동작 클럭의 주파수 증가가 불가피하게 된다.Therefore, when designing such a modulator, designing using a general filter design technique inevitably increases the design area or increases the frequency of the operation clock.

도 1 은 종래의 트랜스버셜 FIR 필터의 구성도이다.1 is a block diagram of a conventional transverse FIR filter.

도 1 에 도시된 바와같이, 종래 트랜스버셜 FIR 필터는 각각 입력신호(h44, h45, h46, h47), (h40, h41, h42, h43),..., (h4, h5, h6, h7), (h0, h1, h2, h3) 중에서 하나의 신호를 선택하는 멀티플렉서(1-1),(1-2),...,(1-11),(1-12)와, 상기 각각의 멀티플렉서(1-1),(1-2),...,(1-11),(1-12)에서 선택된 출력신호와 입력신호(x(n))를 승산하는 곱셈기(2-1),(2-2),...,(2-11),(2-12)와, 상기 곱셈기(2-1)의 출력신호와 0 레벨의 입력신호를 합산하는 합산기(3-1)과, 상기 합산기(3-1)의 합산신호를 소정시간 저장하는 레지스터(4-1a),(4-2b),(4-2c),(4-3d)와, 상기 레지스터(4-1a),(4-2b),(4-2c),(4-3d)의 출력신호와 상기 곱셈기(2-2)의 출력신호를 합산하는 합산기(3-2)와, 4 개의 레지스터(도면에 미도시)의 출력신호와 상기 곱셈기(2-11)의 출력신호를 합산하는 합산기(3-11)와, 상기 합산기(3-11)의 출력신호를 소정시간 지연시키는 레지스터(4-11a),(4-12b),(4-13c),(4-14d)와, 상기 레지스터(4-11a),(4-12b),(4-13c),(4-14d)의 출력신호와 상기 곱셈기(2-12)의 출력신호를 합산하는 합산기(3-12)와, 상기 합산기(3-12)의 출력신호를 소정시간 지연시킨 후, 그 지연된 신호(y(n))를 출력하는 레지스터(4-13)로 구성된다.As shown in FIG. 1, the conventional transverse FIR filter has an input signal (h44, h45, h46, h47), (h40, h41, h42, h43), ..., (h4, h5, h6, h7), respectively. , multiplexers (1-1), (1-2), ..., (1-11), (1-12) for selecting one signal from (h0, h1, h2, h3), and each of the above Multiplier (2-1) multiplies the output signal selected from the multiplexers (1-1), (1-2), ..., (1-11), (1-12) and the input signal (x (n)). , (2-2), ..., (2-11), (2-12) and a summer (3-1) for summing the output signal of the multiplier (2-1) and the input signal of zero level. And registers 4-1a, 4-2b, 4-2c, and 4-3d for storing the summation signal of the summer 3-1 for a predetermined time, and the register 4-1a. (4-2b), an adder (3-2) for summing the output signals of the multipliers (2-2) and the output signals of the (4-2b), (4-2c) and (4-3d), and four registers A summer 3-11 for summing the output signal of the multiplier 2-11 and the output signal of the summer 3-11 for a predetermined time. 4-11a, 4-12b, 4-13c, 4-14d, and 4-11a, 4-12b, 4-13c, 4-14d. Delay the output signal of the summer (3-12) and the output signal of the summer (3-12) for a predetermined time, and then add the delayed signal (y). and (n)) to output a register 4-13.

이와같이 구성된 종래 트랜스버셜 FIR 필터의 동작을 설명하면 다음과 같다.The operation of the conventional transversal FIR filter configured as described above is as follows.

먼저, 트랜스버셜 FIR 필터는 설계 방식에 있어서 가장 기본적이며 고전적인 방식으로, 필터의 연산 방식을 그대로 하드웨어로 구현한 것이다. 도 1 에 도시된 바와같이 하드웨어의 구현 시, 단일 구조를 가지므로 하나의 필터 연산만을 수행해야 하고, 하드웨어의 크기가 너무 크다는 단점이 있다. 일례로 입력 신호의 비트 수가 1 이고 출력 신호의 비트 수가 8 인, 48 탭 1:4 인터폴레이션을 수행하는 펄스 성형 FIR 필터의 설계 시, 통상적으로 12개의 10 비트 가산기와 47 개의 10 비트 레지스터가 필요하다.First of all, the transversal FIR filter is the most basic and classical method of designing, and it is a hardware implementation of the filter calculation method as it is. As shown in FIG. 1, since the hardware has a single structure, only one filter operation needs to be performed, and the hardware has a large size. For example, when designing a pulse shaping FIR filter that performs 48 tap 1: 4 interpolation, where the number of bits in the input signal is 1 and the number of bits in the output signal is 8, typically 12 10-bit adders and 47 10-bit registers are required. .

도 2 는 룩-업 테이블방식의 FIR 필터의 구성도이다.2 is a block diagram of a FIR filter of a look-up table method.

도 2 에 도시된 바와같이, 룩-업 테이블방식의 FIR 필터는 6 비트 직렬-병렬 레지스터(10-1),(10-2)와, 6 비트 I/Q 선택기(11-1),(11-2)와, 멀티플렉서(12-1),(12-2)와, 룩-업 테이블 방식으로 필터 출력값을 저장하는 롬(13-1),(13-2)와, 11 비트 가산기(14)로 구성된다.As shown in FIG. 2, the FIR filter of the look-up table method includes 6-bit serial-parallel registers 10-1 and 10-2, and 6-bit I / Q selectors 11-1 and 11. -2), multiplexers 12-1, 12-2, ROMs 13-1, 13-2 for storing filter output values in a look-up table manner, and 11-bit adder 14 It consists of.

이와같이 구성된 종래의 룩-업 테이블 방식의 FIR 필터의 동작을 설명하면 다음과 같다.The operation of the conventional look-up table type FIR filter configured as described above is as follows.

먼저, 도 2 에 도시된 1:4 인터폴레이션 48 탭 FIR 필터는 필터 연산 시에 발생할 수 있는 모든 경우에 대한 필터 출력 값을 롬(13-1),(13-2)에 저장해 놓고, 입력 데이터의 값을 메모리 주소로 이용하여, 출력 값을 메모리로 부터 읽어 내는 필터이다.First, the 1: 4 interpolation 48 tap FIR filter shown in FIG. 2 stores the filter output values in the ROMs 13-1 and 13-2 for all cases that may occur during the filter operation. A filter that reads an output value from memory using the value as a memory address.

필터 연산에 사용되는 1 비트 입력 데이터는 12개이므로 12 비트 직병렬 시프트 레지스터가 필요하다.Since there are 12 one-bit input data used for the filter operation, a 12-bit serial-to-parallel shift register is required.

첫번째 필터 출력에 사용되는 필터의 계수는 G0 = {C0, C4, C8, C12, C16, C20, C24, C28, C32, C36, C40, C44 } 이며, 두 번째 필터 출력에 사용되는 필터의 계수는 G1 = {C1, C5, C9, C13, C17, C21, C25, C29, C33, C37, C41, C45 } 이다.The coefficient of the filter used for the first filter output is G0 = {C0, C4, C8, C12, C16, C20, C24, C28, C32, C36, C40, C44}, and the coefficient of the filter used for the second filter output is G1 = {C1, C5, C9, C13, C17, C21, C25, C29, C33, C37, C41, C45}.

세번째 필터 출력에 사용되는 필터의 계수는 G2 = {C2, C6, C10, C14, C18, C22, C26, C30, C34, C38, C42, C46 } 이며, 네 번째 필터 출력에 사용되는 필터의 계수는 G3 = {C3, C7, C11, C15, C19, C23, C27, C31, C35, C39, C43, C47 } 이다.The coefficient of the filter used for the third filter output is G2 = {C2, C6, C10, C14, C18, C22, C26, C30, C34, C38, C42, C46}, and the coefficient of the filter used for the fourth filter output is G3 = {C3, C7, C11, C15, C19, C23, C27, C31, C35, C39, C43, C47}.

즉 필터 연산에 4 개의 계수 그룹 G0, G1, G2, G3 이 사용되며, 각 그룹 별 필터 연산에서 발생할 수 있는 출력 값의 경우의 수는 212 개 이다. 따라서, 룩-업 테이블의 크기는 각 그룹마다 212 × 8 비트 이어야 하지만, 설계 면적의 효율성을 위하여 룩-업 테이블을 2로 나누고 1 개의 가산기를 추가하면, 도 2 에 도시된 바와 같이 2 × 26 × 8 비트의 크기를 갖는 룩-업 테이블을 설계할 수 있다.That is, four coefficient groups G0, G1, G2, and G3 are used for the filter operation, and the number of output values that can occur in the filter operation for each group is 2 12 It is a dog. Therefore, the size of the look-up table is different for each group. 2 12 It should be x 8 bits, but for efficiency of design area, divide the look-up table by 2 and add one adder, as shown in Figure 2 2 6 We can design a look-up table with a size of 8 bits.

결국 4 개의 계수 그룹 연산을 수행하는 필터의 최종 룩-업 테이블 크기는 4 × 2 × 26 × 8 = 2 × 256 × 8 비트가 된다.Finally, the final look-up table size for a filter that performs four coefficient group operations is 4 × 2 × 2 6 X 8 = 2 x 256 x 8 bits.

12 개의 필터 입력은 2 개의 6 비트 직렬-병렬 변환 레지스터(10-1),(10-2)로 나뉘어 각각 2 개 룩-업 테이블(13-1),(13-2)의 어드레스로 이용된다. 2개의 룩-업(13-1),(13-2) 테이블 출력은 가산기(14)에 의해 더해져서 필터의 출력이 된다. 이 과정은 4개의 계수 그룹에 대해 차례대로 수행되므로, 한번의 입력에 대해 4 번의 출력이 생기는 1:4 인터폴레이션 필터 연산을 수행하게 된다.The twelve filter inputs are divided into two 6-bit serial-to-parallel conversion registers 10-1 and 10-2 and used as addresses of two look-up tables 13-1 and 13-2, respectively. . The two look-up 13-1 and 13-2 table outputs are added by the adder 14 to become the output of the filter. This process is performed sequentially for four groups of coefficients, thus performing a 1: 4 interpolation filter operation with four outputs for one input.

이와같은 단일구조의 동시 4 출력 1 : 4 인터폴레이션 FIR 필터의 하드웨어의 구현 시, 구조가 간단하고, 메모리의 사용법에 따라 설계 면적을 트랜스버셜 FIR 필터 설계 방식보다 줄일 수 있고, 고속 연산에 적합하다.In the hardware implementation of such a single structured simultaneous four output 1: 4 interpolation FIR filter, the structure is simple, the design area can be reduced according to the usage of memory, and it is suitable for high-speed operation.

그러나, 종래의 트랜스버셜 FIR 필터는 기존의 펄스 성형 필터 설계 방식의 단점은 단일 구조로 단일 필터 연산만을 수행하므로 하드웨어의 효율성이 떨어지는 문제점이 있었다. 또한, 종래의 룩-업 테이블 방식의 FIR 필터는 동시 N 출력 인터폴레이션 필터링을 수행하기 위해서는 동작 클럭의 속도를 N배 만큼 빠르게 해야 하는 단점이 있다.However, the conventional FIR filter has a problem in that the disadvantage of the conventional pulse shaping filter design method is that the hardware efficiency is lowered because only a single filter operation is performed in a single structure. In addition, the conventional look-up table FIR filter has a disadvantage in that the speed of the operation clock must be increased by N times in order to perform simultaneous N output interpolation filtering.

본 발명의 목적은 단일 필터 구조에서 4 개의 단일구조의 동시 4 출력 1 : 4 인터폴레이션 FIR 필터 연산을 동시에 처리하여, 서로 다른 4 개의 필터 출력 값을 동시에 출력하도록 하는 1 : 4 인터폴레이션 FIR 필터를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a 1: 4 interpolation FIR filter that simultaneously outputs four different filter output values by simultaneously processing four simultaneous four output 1: four interpolation FIR filter operations in a single filter structure. have.

이와같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 수단은 제1 클럭의 주기로 입력되는 4 개의 필터입력을 저장하는 제1 내지 제4 입력 레지스터와, 제1,제2 클럭값에 따라 상기 제1 내지 제4 입력 레지스터에 저장된 4 개의 12 비트 입력 데이타중 1 개를 선택하는 입력분배기와, 상기 입력분배기에서 선택된 입력 데이터의 제1 내지 제4 계수그룹에 대한 필터 연산을 수행하는 제1 내지 제4 룩-업 테이블과, 상기 제1 내지 제4 룩-업 테이블에서 병렬로 동시에 생성된 4개의 각 계수 그룹에 대한 필터 출력을 직렬로 순차적으로 출력하기 위해 상기 제1 내지 제4 룩-업 테이블의 각각의 필터출력을 소정 클럭 지연시켜 출력하는 제1 파이프라인 레지스터와, 상기 제1,제2 클럭값에 의해 상기 제1 룩-업 테이블 및 상기 파이프라인 레지스터로부터 출력되는 필터 출력중 하나를 선택하는 출력정렬기와, 상기 출력 정렬기로부터 출력되는 필터출력을 소정 클럭만큼 지연시켜 출력하는 제2 파이프 라인 레지스터를 포함하여 구성된다.Means for achieving the object of the present invention is a first to fourth input register for storing four filter inputs input in the period of the first clock, and the first to fourth in accordance with the first and second clock value An input divider for selecting one of four 12-bit input data stored in an input register, and first to fourth look-ups for performing a filter operation on the first to fourth coefficient groups of the input data selected by the input divider. Filter of each of the first to fourth look-up tables to sequentially output a table and filter outputs for each of four coefficient groups simultaneously generated in parallel in the first to fourth look-up tables in series. One of a first pipeline register outputting a delayed output by a predetermined clock and a filter output output from the first look-up table and the pipeline register by the first and second clock values; For selecting the output group arranged, delays the clock by a predetermined filter output which is output from the output aligner is configured to include a second pipeline register for outputting.

도 1은 종래의 트랜스버셜 FIR 필터의 구성도.1 is a block diagram of a conventional transversal FIR filter.

도 2는 종래의 룩-업 테이블 방식 FIR 필터의 구성도.2 is a block diagram of a conventional look-up table type FIR filter.

도 3은 본 발명에의 실시예에 의한 단일구조의 동시 4 출력 1 : 4 인터폴레이션 FIR 필터 구성도.3 is a schematic diagram of a simultaneous four output 1: 4 interpolation FIR filter in a single structure according to an embodiment of the present invention.

도 4는 도 3 에서의 룩-업 테이블 상세 구성도.4 is a detailed view of the look-up table in FIG.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

100 - 103 : 입력 레지스터 104 : 입력 분배기100-103: input register 104: input divider

105 - 108 : 룩-업 테이블 200,202 : 파이프라인 레지스터105-108: Look-up table 200,202: Pipeline registers

201 : 출력 정렬기201: output sorter

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3 은 본 발명의 실시예에 의한 단일구조의 동시 4 출력 1 : 4 인터폴레이션 FIR 필터의 구성도이다.3 is a block diagram of a simultaneous 4-output 1: 4 interpolation FIR filter having a single structure according to an embodiment of the present invention.

도 3 에 도시된 바와같이, 본 발명의 실시예에 의한 1 : 4 인터폴레이션 FIR 필터는 제1 클럭(CK1)의 주기로 입력되는 4 개의 필터입력( fi 0, fi 1, fi 2, fi 3)을 저장하는 입력 레지스터(100 - 103)와, 제1,제2 클럭(CK1),(CK2)의 값에 따라 상기 입력 레지스터(100 -103)에 저장된 4 개의 12 비트 입력 데이타( fi 0, fi 1, fi 2, fi 3)중 1 개를 선택하는 4 × 1 멀티플렉서인 입력분배기(104)와, 상기 입력분배기(104)에서 선택된 입력 데이터의 각 계수그룹(GO-G3)에 대한 필터 연산을 수행하는 룩-업 테이블(105-108)과, 상기 룩-업 테이블(105-108)에서 병렬로 동시에 생성된 각 계수 그룹(G0-G3)에 대한 필터 출력을 직렬로 순차적으로 출력하기 위해 상기 룩-업 테이블(106-108)의 각각의 필터출력을 소정 클럭 지연시켜 출력하는 파이프라인 레지스터(200)와, 상기 제1,제2 클럭(CK1),(CK2)값에 의해 상기 룩-업 테이블(105) 및 상기 파이프라인 레지스터(200)로부터 출력되는 필터출력중 하나를 선택하는 8 비트 멀티플렉서(115-118)로 구성된 출력정렬기(201)와, 상기 출력 정렬기(201)로부터 출력되는 필터출력을 소정 클럭만큼 지연시켜 출력필터( fo 0, fo 1, fo 2, fo 3)로 출력하는 파이프 라인 레지스터(202)로 구성된다.As shown in FIG. 3, the 1: 4 interpolation FIR filter according to an embodiment of the present invention includes four filter inputs inputted at a period of the first clock CK1. f i 0, f i One, f i 2, f i 3) four 12-bit input data stored in the input registers 100-103 according to values of the input registers 100-103 storing the first and second clocks CK1, CK2. f i 0, f i One, f i 2, f i 3) a look-up table for performing a filter operation on the input divider 104, which is a 4x1 multiplexer for selecting one of the above, and each coefficient group GO-G3 of the input data selected by the input divider 104; 105-108 and the look-up table 106 to sequentially output filter outputs for each coefficient group G0-G3 simultaneously generated in parallel in the look-up table 105-108. A pipeline register 200 for delaying and outputting each filter output of -108), and the look-up table 105 and the table according to the first and second clocks CK1 and CK2. An output sorter 201 composed of 8-bit multiplexers 115-118 for selecting one of the filter outputs output from the pipeline register 200, and a filter output output from the output sorter 201 by a predetermined clock. Delay the output filter ( f o 0, f o One, f o 2, f o It consists of a pipeline register 202 to output to 3).

상기 파이프라인 레지스터(200)는 입력되는 제3 클럭(CK4)에 의해 상기 룩-업 테이블(106)의 필터출력을 1 클럭 지연시키는 지연기(109)와, 입력되는 제3 클럭(CK4)에 의해 상기 룩-업 테이블(107)의 필터출력을 순차 1 클럭씩 지연시키는 지연기(110),(111)와, 입력되는 제3 클럭(CK4)에 의해 상기 룩-업 테이블(108)의 필터출력을 순차 1 클럭씩 지연시키는 지연기(112),(113),(114)로 구성된다.The pipeline register 200 is provided with a delay 109 for delaying the filter output of the look-up table 106 by one clock by a third clock CK4 and an input third clock CK4. Delays 110 and 111 for delaying the filter output of the look-up table 107 by one clock, and a filter of the look-up table 108 by an input third clock CK4. And delayers 112, 113, and 114 that delay the output by one clock.

도 4 에 도시된 바와같이, 상기 룩-업 테이블(105-108)는 각각 4개의 23 × 8 비트 메모리(105-1),(105-2),(105-3),(105-4) 및 가산기(105-5)로 구성된다.As shown in FIG. 4, the look-up tables 105-108 each have four 2 3 8 bits memory 105-1, 105-2, 105-3, 105-4, and adder 105-5.

이와같이 구성된 본 발명의 실시예에 의한 1 : 4 인터폴레이션 FIR 필터의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.The operation of the 1: 4 interpolation FIR filter according to the embodiment of the present invention configured as described above will be described in detail as follows.

먼저, FIR 필터의 설계 사양은 1:4 인터폴레이션 48탭 FIR (Finite Impulse Response) 필터이며, 입력의 비트 수는 1 이고 출력의 비트 수는 8 이다. 1:4 인터폴레이션 필터에서는 1개의 데이터가 입력 될 때마다 4 개의 데이터가 출력되므로, 48 탭 필터의 경우에 각 필터링에 사용되는 입력 데이터 수는 12개 이다.First, the design specification for the FIR filter is a 1: 4 interpolation 48-tap Finite Impulse Response (FIR) filter, with 1 bit on the input and 8 bit on the output. In the 1: 4 interpolation filter, four data are output each time one data is input. Thus, in the case of the 48 tap filter, the number of input data used for each filtering is 12.

4개의 입력이 도 5 의 (C)에 도시된 입력 주파수(CK1)에 따라 입력되고, 입력 주파수 보다 4 배 빠른 도 5 의 (A)에 도시된 출력 주파수(CK4)에 따라 필터연산값이 4 개씩 출력됨으로써, 총16개의 출력이 생성되는 것이 본 발명에서 제안한 필터의 기본 동작이다. 그러므로 동시 4 출력 1:4 인터폴레이션 필터 연산을 수행하기 위해서는 매 출력 클럭 마다 4 번의 필터 연산이 수행되어야 한다.Four inputs are input according to the input frequency CK1 shown in Fig. 5C, and the filter operation value is 4 according to the output frequency CK4 shown in Fig. 5A which is four times faster than the input frequency. 16 outputs are generated one by one, which is the basic operation of the filter proposed in the present invention. Therefore, to perform simultaneous four output 1: 4 interpolation filter operations, four filter operations must be performed for each output clock.

이를 위해서 룩-업 테이블을 4 개로 나누어 동시에 4 번의 필터 연산이 수행되도록 하였으며, 출력 데이터의 타이밍을 맞추기 위해 파이프 라인 기법을 도입하였다.To do this, four filter operations are performed at the same time by dividing the lookup table into four, and the pipeline technique is introduced to match the timing of the output data.

세부적인 필터의 동작을 설명하면 다음과 같다.The detailed filter operation is as follows.

입력 레지스터(100-103)는 도 5 의 (C)에 도시된 클럭(CK1)의 주기로 입력되는 4개의 필터 입력( fi 0, fi 1, fi 2, fi 3)을 4개의 12 비트 직렬-병렬 변환 시프트 레지스터로 저장된다.The input registers 100-103 have four filter inputs inputted at a cycle of the clock CK1 shown in Fig. 5C. f i 0, f i One, f i 2, f i 3) is stored as four 12-bit serial-to-parallel conversion shift registers.

12 비트 4 × 1 멀티플렉서인 입력 분배기(104)는 4개의 필터 입력( fi 0, fi 1, fi 2, fi 3)이 도 5 의 (C)에 도시된 클럭(CK1) 주기로 입력되면, 4개의 필터 연산을 도 5 의 (B)에 도시된 클럭(CK2)에 따라 순차적으로 수행시키기 위해 필터 입력 단을 선택한다. 즉, 클럭(CK1),(CK2)의 값에 따라 4 개의 12 비트 입력 데이터( fi 0, fi 1, fi 2, fi 3) 중 1 개를 선택한다.The input divider 104, which is a 12-bit 4 × 1 multiplexer, has four filter inputs ( f i 0, f i One, f i 2, f i When 3) is input in the clock CK1 period shown in FIG. 5C, the filter input stage is selected to sequentially perform four filter operations according to the clock CK2 shown in FIG. 5B. do. That is, four 12-bit input data according to the values of the clocks CK1 and CK2 ( f i 0, f i One, f i 2, f i 3) Select one.

4개로 구분된 룩-업 테이블(105),(106),(107),(108)에서는 각 계수그룹(G0-G3)에 대한 필터 연산이 수행된다. 즉, 룩-업 테이블(105)에서는 계수 그룹 G0 에 대한 필터 연산이 수행되고, 룩-업 테이블(106)에서는 계수 그룹 G1 에 대한 필터 연산이 수행되고, 룩-업 테이블(107)에서는 계수 그룹 G2에 대한 필터 연산이 수행되고, 룩-업 테이블(108)에서는 계수 그룹 G3 에 대한 필터 연산이 수행된다.In four separate look-up tables 105, 106, 107, and 108, a filter operation is performed for each coefficient group G0-G3. That is, the filter operation is performed on the coefficient group G0 in the look-up table 105, the filter operation is performed on the coefficient group G1 in the look-up table 106, and the coefficient group is performed on the look-up table 107. A filter operation is performed on G2 and a filter operation on coefficient group G3 is performed in look-up table 108.

따라서, 한 개의 입력에 대해서 4 그룹에 대한 인터폴레이션 필터 연산이 동시에 모두 처리된다.Thus, all four interpolation filter operations for one input are processed at the same time.

각 그룹별 룩-업 테이블은 도 4 에 도시된 바와같이 4개의 23 × 8 비트 메모리(105-1),(105-2),(105-3),(105-4) 및 가산기(105-5)로 구성된다. 즉 12 비트 입력 레지스터를 4개의 3 비트 레지스터로 나누고, 4 개의 룩-업 테이블에 의해 필터 연산을 수행한 뒤 4 개의 출력 값을 모두 가산하여 그룹별 필터 출력 값을 얻는다.Each group of look-up tables is divided into four groups as shown in FIG. 2 3 8 bits memory 105-1, 105-2, 105-3, 105-4, and adder 105-5. In other words, the 12-bit input register is divided into four 3-bit registers, the filter operation is performed by four look-up tables, and all four output values are added to obtain filter output values for each group.

파이프 라인 레지스터(200)는 룩-업 테이블에서 병렬로 동시에 생성된 4개 그룹에 대한 필터 출력를 최종적으로 직렬로 순차적으로 출력시킨다. 따라서 각각의 출력을 해당 계수 그룹 순서에 따라 지연시켜야 한다.The pipeline register 200 finally outputs the filter outputs for the four groups generated simultaneously in parallel in the look-up table in series sequentially. Therefore, each output must be delayed in the corresponding coefficient group order.

레지스터(109)는 G1의 필터 출력을 1 클럭 지연시키고, 레지스터(110),(111)는G2의 필터 출력을 2 클럭 지연시키고, 레지스터(112),(113),(114)는 G2의 필터 출력을 3 클럭 지연시킨다.Register 109 delays the filter output of G1 by one clock, registers 110, 111 delay the clock output of G2 by two clocks, and registers 112, 113, and 114 filter the G2. Delay the output three clocks.

출력 정렬기(201)는 각 필터의 출력은 4개의 룩-업 테이블(105),(106),(107),(108)에 의해 분산된 각 필터의 출력을 최종적으로는 각 필터별로 정렬시킨다. 이를 위해 4 x 1 멀티플렉서(115),(116),(117),(118)인 출력 정렬기(201)가 사용 된다.The output sorter 201 sorts the output of each filter distributed by the four look-up tables 105, 106, 107, and 108, finally by filter. . For this purpose, an output aligner 201, which is a 4 x 1 multiplexer 115, 116, 117, 118, is used.

멀티플렉서(115)는 필터 입력( fi 0)에 대한 필터 출력 정렬기로서, 클럭(CK1),(CK2)의 값이 "0"인 경우에는 G0 의 필터 출력이 선택되고, "1"인 경우에는 G1 의 필터 출력이 선택되며, "10"인 경우에는 G2 의 필터 출력이 선택되며, "11"인 경우에는 G3 의 필터 출력이 선택된다.The multiplexer 115 can filter f i As the filter output sorter for 0), the filter output of G0 is selected when the values of clocks CK1 and CK2 are "0", and the filter output of G1 is selected when "1", and " In case of "10", the filter output of G2 is selected, and in case of "11", the filter output of G3 is selected.

같은 방식으로 필터 입력( fi 1, fi 2, fi 3) 에 대한 필터의 출력은 각각 멀티플렉서(116),(117),(118)에 의해 정렬되는데 선택기의 값이 순환천이된다.In the same way, filter input ( f i One, f i 2, f i The output of the filter for 3) is sorted by multiplexers 116, 117, and 118, respectively, with the value of the selector being cyclically shifted.

즉, 필터 입력( fi 0)에 대한 멀티플렉서 선택기가 클럭(CK4)에 따라 "0"→"1"→"10"→"11" 로 변환는 반면에, 필터입력( fi 1)에 대해서는 "11"→"0"→"1"→"10" 으로 변하고, 필터입력( fi 2)에 대해서는 "10"→"11"→"0"→"1" 로 변환며, 필터입력( fi 3)에 대해서는 "1"→"10"→"11"→"0" 으로 변한다.That is, the filter input ( f i The multiplexer selector for 0) switches from "0" to "1" to "10" to "11" according to clock CK4, while the filter input ( f i 1) is changed to "11" → "0" → "1" → "10" and the filter input ( f i 2) is converted into "10" → "11" → "0" → "1" and filter input ( f i 3) changes from "1" to "10" to "11" to "0".

파이프 라인 레지스터(202)는 출력시각 정렬용이다.The pipeline register 202 is for output time alignment.

멀티플렉서(115),(116),(117)의 출력은 각각 1 클럭 씩의 지연 차이가 존재한다. 즉 필터 입력( fi 0)에 대한 필터 출력이 필터 입력 ( fi 3)에 대한 필터 출력보다 3 클럭 앞서서 출력된다. 따라서, 4개의 필터 출력이 동시에 이루어지도록 하기 위해서는 시각 정렬을 마추어야 하므로, 지연용 파이프 라인 레지스터(119-124)를 사용하였다.The outputs of the multiplexers 115, 116, and 117 have a delay difference of one clock each. Filter input ( f i Filter output for filter output (0) f i It is output 3 clocks ahead of the filter output for 3). Therefore, since the time alignment must be completed in order to have four filter outputs performed simultaneously, delay pipeline registers 119-124 are used.

본 발명은 기존의 동작 클럭 속도를 그대로 유지하면서, 단일 필터 구조로서 4개의 필터 연산을 동시에 처리할 수 있다. 예를 들어 입력 신호의 주파수가 1 MHz 인 48 탭 1:4 인터폴레이션 펄스 성형 FIR 필터의 설계 시에, 트랜스버셜 필터에서 단일 필터 연산만을 수행할 때 요구되는 동작 주파수는 4MHz 이며, 룩-업 테이블 방식의 FIR 필터에서 동시 2 출력 필터 연산을 수행할 때 요구되는 동작 주파수는 8MHz 이어야 한다. 그러나 본 발명에서 제안한 설계 구조에서는 4MHz의 동작 주파수에서 동시 4 출력 필터 연산을 수행할 수 있는 효과가 있다.The present invention can simultaneously process four filter operations as a single filter structure while maintaining the existing operating clock speed. For example, when designing a 48-tap 1: 4 interpolation pulse shaping FIR filter with an input signal frequency of 1 MHz, the operating frequency required to perform only a single filter operation on the transversal filter is 4 MHz, and the look-up table method is used. When performing simultaneous two-output filter operation on FIR filter, the required operating frequency should be 8MHz. However, the design structure proposed in the present invention has the effect of performing simultaneous four output filter operation at an operating frequency of 4 MHz.

본 발명에서 제안한 구조는 파이프라인 기법과 룩-업 테이블 방식의 장점인 고속 연산 기법을 응용하여 동작 클럭의 속도를 더 이상 빠르게 하지 않고도, 동시에 4 개의 필터 연산을 수행할 수 있다는 이점을 가지고 있다.The structure proposed in the present invention has the advantage that four filter operations can be performed at the same time without further speeding up the operation clock by applying the high speed operation method, which is an advantage of the pipelined method and the look-up table method.

본 발명은 첫 째 단일 필터 구조에서, 동시에 4 개의 단일구조의 동시 4 출력 1 : 4 인터폴레이션 FIR 필터 연산을 수행할 수 있고, 둘째 단일 구조를 이용하므로 4 개의 필터 연산을 수행하더라도 설계 면적이 크게 커지지 않는 장점이 있고, 셋째 단일 구조의 단일 연산 필터에서와 같은 속도의 동작 클럭을 사용하므로써 4 개의 필터 연산을 수행하더라도 전력 소모가 커지지 않는 장점이 있다.According to the present invention, in the first single filter structure, the simultaneous four output 1: 4 interpolation FIR filter operation of four single structures can be performed at the same time, and since the second single structure is used, the design area does not increase significantly even if four filter operations are performed. Third, the power consumption does not increase even if four filter operations are performed by using the same operation clock as that of a single operation filter having a single structure.

Claims (6)

제1 클럭의 주기로 입력되는 4 개의 필터입력을 저장하는 제1 내지 제4 입력 레지스터와;First to fourth input registers for storing four filter inputs input in a period of the first clock; 제1,제2 클럭값에 따라 상기 제1 내지 제4 입력 레지스터에 저장된 4 개의 12 비트 입력 데이타중 1 개를 선택하는 입력분배기와;An input divider for selecting one of four 12-bit input data stored in the first to fourth input registers according to first and second clock values; 상기 입력분배기에서 선택된 입력 데이터의 제1 내지 제4 계수그룹에 대한 필터 연산을 수행하는 제1 내지 제4 룩-업 테이블과;First to fourth look-up tables for performing a filter operation on the first to fourth coefficient groups of the input data selected by the input divider; 상기 제1 내지 제4 룩-업 테이블에서 병렬로 동시에 생성된 4개의 각 계수 그룹에 대한 필터 출력을 직렬로 순차적으로 출력하기 위해 상기 제1 내지 제4 룩-업 테이블의 각각의 필터출력을 소정 클럭 지연시켜 출력하는 제1 파이프라인 레지스터와;Each filter output of the first to fourth look-up tables is predetermined to sequentially output filter outputs for each of four coefficient groups simultaneously generated in parallel in the first to fourth look-up tables. A first pipeline register for delaying clock output; 상기 제1,제2 클럭값에 의해 상기 제1 룩-업 테이블 및 상기 파이프라인 레지스터로부터 출력되는 필터 출력중 하나를 선택하는 출력정렬기와;An output sorter for selecting one of the filter outputs output from the first look-up table and the pipeline register according to the first and second clock values; 상기 출력 정렬기로부터 출력되는 필터출력을 소정 클럭만큼 지연시켜 출력하는 제2 파이프 라인 레지스터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 1 : 4 인터폴레이션 FIR 필터.And a second pipeline register configured to delay the filter output output from the output sorter by a predetermined clock and output the delayed filter output. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 입력분배기는 4 × 1 멀티플렉서인 것을 특징으로 하는 1 : 4 인터폴레이션 FIR 필터.1: 4 interpolation FIR filter, characterized in that the input divider is a 4 × 1 multiplexer. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 내지 제4 룩-업 테이블은 제1 내지 제4 메모리와 그 제1 내지 제4 메모리에 저장된 신호를 가산하는 가산기로 구성되는 것을 특징으로 하는 1 : 4 인터폴레이션 FIR 필터.And the first to fourth look-up tables comprise an adder for adding signals stored in the first to fourth memories and the first to fourth memories. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 파이프라인 레지스터는 입력되는 제3 클럭에 의해 상기 제2 룩-업 테이블의 필터출력을 1 클럭 지연시키는 제1 지연기와;The first pipeline register includes: a first delay unit delaying a filter output of the second look-up table by one clock by a third clock input; 입력되는 제3 클럭에 의해 상기 제2 룩-업 테이블의 필터출력을 순차적으로 1 클럭씩 지연시키는 제2,제3 지연기와;Second and third delayers sequentially delaying the filter output of the second look-up table by one clock by an input third clock; 입력되는 제3 클럭에 의해 상기 제4 룩-업 테이블의 필터출력을 순차 1 클럭씩 지연시키는 제4,제5,제6 지연기로 구성되는 것을 특징으로 하는 1 : 4 인터폴레이션 FIR 필터.And a fourth, fifth, and sixth delay units configured to delay the filter output of the fourth look-up table by one clock by an input third clock. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 출력정렬기는 제1 내지 제4 멀티플렉서로 구성되는 것을 특징으로 하는 1 : 4 인터폴레이션 FIR 필터.And the output sorter comprises first to fourth multiplexers. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,The method according to claim 1 or 4, 상기 제2 파이프라인 레지스터는 상기 제1 멀티플렉서의 출력신호를 순차 1 클럭씩 지연시키는 제1,제2,제3 레지스터와;The second pipeline register may include first, second and third registers for delaying the output signal of the first multiplexer by one clock; 상기 제2 멀티플렉서의 출력신호를 순차 1 클럭씩 지연시키는 제4,제5 레지스터와;Fourth and fifth registers for delaying the output signal of the second multiplexer by one clock; 상기 3 멀티플렉서의 출력신호를 1 클럭 지연시키는 제6 레지스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 1 : 4 인터폴레이션 FIR 필터.And a sixth register configured to delay the output signal of the three multiplexers by one clock.
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